خاستگاه کانسار سولفیدی سرب و روی کوه سورمه بر مبنای داده‌های ایزوتوپ‌های پایدار

مقدمه

اهمیت مطالعه کانسار کوه سورمه به این دلیل است که تنها کانسار سرب و روی مشاهده شده در پهنه رسوبی زاگرس است. این کانسار در سال 1972 کشف شده است و محدوده معدنی به وسعت 10 کیلومتر را پوشش می‌دهد (Liaghat et al., 2000). کانسار سرب و روی کوه سورمه در جنوب‌شرق گنبد نمکی جهانی در جنوب فیروزآباد (شکل 1) و در پهنه زاگرس چین‌خورده قرار دارد. این منطقه بین طول جغرافیایی'26 º52 تا
'39 º52 و عرض جغرافیایی '28 º28 تا '34 º28 واقع شده است.

پژوهش‌های قبلی بر روی کانسار کوه سورمه، اغلب بر مشاهدات کانی‌شناسی و ژئوشیمیایی استوار بوده است. بر اساس بررسی‌های ژئوشیمی انجام شده بر این کانسار، منشأ عناصر سرب و روی، شیل‌های سازند زردکوه و تمرکز کانه‌های فلزی در کربنات‌ها نتیجه آب‌زدایی حوضه سازند زردکوه در نتیجه فشارش حاصل از فاز کوهزایی لارامید است (Solaimani, 1995). Mollasalehi و Mirnejad (2010) با استفاده از داده‌های ایزوتوپی سرب نشان دادند که سن سرب این کانسار از سنگ کربناته در بر گیرنده قدیمی‌تر و با فاز تکتونیکی کاتانگایی همزمان بوده است. به عقیده Liaghat و همکاران (2000) داده‌های حاصل از میانبارهای سیال بر کانی اسفالریت، کانسار کوه سورمه از نوع دره می‌سی‌سی‌پی مرتبط با کوهزایی است.

میزبان کانه‌زایی در این منطقه، کربنات‌های سازند دالان زیرین به سن پرمین فوقانی و رخداد کانه‌زایی به صورت رگه‌ای و افشان است. به طور کلی، مجموعه کانی‌های اصلی شامل: اسفالریت، گالن، اسمیت‌زونیت و پیریت و باطله‌ها شامل: دولومیت، کلسیت، باریت و ژیپس است. اگر چه کانی‌شناسی این کانسارها نسبتاً ساده است، اما به طور کلی، تشخیص روابط کانی‌شناختی بین کانی‌ها مشکل است. وجود نسل‌های متفاوت از مواد معدنی در یک نمونه دستی و یا مقطع نازک بر پیچیدگی این روابط می‌افزاید (Peevler et al., 2003).

مطالعه ایزوتوپ‌های پایدار از جمله مهم‌ترین بررسی‌های ژئوشیمیایی است که بر روی این نوع از کانسارها انجام می‌شود. به کمک ایزوتوپ گوگرد می‌توان اطلاعات با ارزشی از منشأ سیال کانسارساز به دست آورد و از ایزوتوپ پایدار اکسیژن برای تعیین دمای تشکیل کربنات‌ها استفاده می شود (Faure, 1986).

هدف این پژوهش تعیین منشأ سیالات کانسارساز در کوه سورمه با استفاده از مطالعات زمین‌شیمی ایزوتوپی بر روی کانی‌های سولفوری و واحدهای سنگ میزبان همانند سنگ‌های کربناته است. تعیین نقش شورابه‌های گنبد جهانی در کانه‌زایی سرب و روی از دیگر بررسی‌های انجام شده در این پژوهش است.

شکل 1- نقشه زمین‌شناسی کانسار کوه سورمه (اقتباس از نقشه 1:100000 Sedaghat و Dabbaghiyannejad (1977)

زمین‌شناسی منطقه

پهنه زاگرس دارای ساختارهای زمین‌شناسی ساده، ملایم و شامل مجموعه‌ای از رشته تاقدیس‌های نزدیک به هم و فشرده با سطح محوری قائم با روند شمال‌غرب-جنوب‌شرق است. قدیمی‌ترین سنگ‌هایی که در منطقه برونزد دارد مربوط به سری هرمز است که به صورت سه گنبد نمکی در منطقه مشاهده می‌شود. بزرگ‌ترین آنها گنبد نمکی جهانی در شمال‌غرب طاقدیس کوه سورمه است. نمک طعام جزو اصلی این واحد است و مقادیر در خور توجهی دولومیت سیاه رنگ، شیل هماتیتی شده، مارن، ژیپس و انیدریت در این گنبد رخنمون دارد (Pousti, 2004).

توالی‌های موجود در کانسار کوه سورمه توسط James و Wynd ( 1965) بررسی شده است. توالی چینه‌نگاری در منطقه معدن با رسوبات تخریبی سازند زردکوه (بیشتر شیل‌های سیلتی و ماسه‌سنگ ریزدانه) به سن اردویسین شروع می‌شود که توسط رسوبات دونین و پرمین زیرین مرتبط به سازند فراقان (اغلب از شیل و ماسه سنگ) پوشیده شده است. سازند فراقان به نو به خود توسط سازند دالان به سن پرمین بالایی پوشیده می‌شود که شامل 120 متر آهک لامینه، دولوستون، ماسه‌سنگ قرمز قهوه‌ای کربناته و در برخی موارد ژیپس و مارن است (Mollasalehi and Mirnejad, 2010).

سازند دالان به دو بخش دالان پایینی و دالان بالایی تقسیم شده است. دالان پایینی (دالان یک) میزبان کانسار کوه سورمه بوده است و به وسیله لایه‌های نازک ژیپس بخش نار از دالان بالایی جدا می‌شود. رخساره و سنگ‌شناختی این سازند در شکل 2-B نشان داده شده است که از آن میان بخش دالان زیرین با داشتن رخساره دولومیتی شده، میزبان کانه‌زایی در معدن کوه سورمه است.

Steuber و همکاران (1987) پیشنهاد دادند که فلزات موجود در سیال از طریق آلبیتی شدن شیل ایجاد می‌شود.

تجزیه شیمیایی از شیل و ماسه‌سنگ سازندهای زردکوه و فراقان، نشان می‌دهد که آنها حاوی مقدار کافی سرب و روی برای کانه‌زایی کانه‌های سولفیدی کوه سورمه بوده‌اند (Liaghat et al., 2000). بنابراین، شیل به عنوان منبع احتمالی برای فلزات سرب و روی که در سنگ میزبان کربناته کشف شده است، پیشنهاد داده شده است.

بررسی‌های صحرایی نشان می‌دهد که منطقه به شدت تحت فرآیندهای ساختاری دچار دگرشکلی شده و گسل‌های زیادی موازی با محور طاقدیس و تعدادی نیز عمود بر محور طاقدیس، کانسار را قطع کرده‌اند (شکل 2-A). به طوری که کانی‌سازی از روند گسل‌ها تبعیت کرده و می‌توان نتیجه گرفت که این گسل‌ها به عنوان معبری برای عبور سیالات و تمرکز ماده معدنی عمل کرده‌اند.

از لحاظ زمین‌ساختاری این کانسار در ارتباط با نیروهای کششی در یک محیط زمین‌ساختاری فشارشی است (Mitchell and Garson, 1981). کانه‌زایی در ارتباط با گسل های موازی بوده و گسل‌های عمود سبب جابجایی ماده معدنی شده است.

گنبد نمکی جهانی یکی از واحدهای اصلی زمین‌شناختی منطقه است که نمای بارزی در منطقه دارد.

تشکیلات نمکی شامل: هالیت، ژیپس و انیدریت از کانی‌های بارز این گنبد است. همچنین، وجود آهک‌های بیتومینه با بوی سولفور از تشکیل‌دهنده‌های دیگر این گنبد است.

روش انجام پژوهش

در عملیات صحرایی از منطقه کانسار کوه سورمه و کوه جهانی 89 نمونه سنگی از معدن سرب و روی و سازندهای مختلف منطقه برداشت شد که از این میان 29 مقطع نازک و 15 مقطع صیقلی تهیه و این مقاطع به منظور تشخیص اولیه کانی‌ها، توسط میکروسکوپ پلاریزان مدل BH2، بررسی شد. پس از جداسازی کانی‌های گالن و اسفالریت از سنگ کربناته و خالص‌سازی آنها به روش سنگ‌جوری دستی (hand picking) در زیر میکروسکوپ بینوکولار، نمونه‌ها به صورت پودر به آزمایشگاه Cornell ایالت متحده آمریکا فرستاده شد تا مورد تجزیه ایزوتوپی قرار گیرد. بررسی نتایج به دست آمده از تحلیل ایزوتوپی از معدن کوه سورمه در جدول‌های 1 و 2 آمده است. نمونه‌های سولفیدی که شامل 5 نمونه گالن و اسفالریت است از رگه‌های سولفیدی در کانسار کوه سورمه و دو نمونه سولفاتی (ژیپس و انیدریت) از گنبد نمکی جهانی به منظور بررسی ایزوتوپ گوگرد، چهار نمونه دولومیت سفید نیز از کانسار کوه سورمه به منظور بررسی ایزوتوپ اکسیژن و کربن انتخاب شد. همچنین، دو نمونه تبخیری (انیدریت و هالیت) از گنبد نمکی جهانی و یک نمونه ژیپس از کوه سورمه برای انجام بررسی‌های ایزوتوپی انتخاب شد. در تمامی نمونه‌های سولفیدی، نسبت ایزوتوپی گوگرد (³⁴S) بر مبنای استاندارد CDT یا فاز سولفیدی ترویلیت شخانه آهنی کانیون دیابلو آریزونا (Canyon Diablo Troilite) محاسبه شده است (Faure, 1986). مقدار ایزوتوپ اکسیژن-کربن به صورت δ و بر حسب در هزار بیان می‌شود و اندازه‌گیری مقدار آن نسبت به استاندارد SMOW و PDB صورت می‌گیرد.

کانی‌شناسی و سنگ‌نگاری

بررسی‌های سنگ‌شناسی از نمونه‌های سازند دالان در این منطقه نشان می‌دهد که مهم‌ترین فرآیند مؤثر برای کانه‌زایی، دولومیتی شدن است. دولومیت‌های سفید در کانسار کوه سورمه به چهار صورت دولومیکرایت، دولومیکرواسپارایت، دولواسپارایت و دولومیت زین‌اسبی حضور دارد. کانه‌زایی در کوه سورمه درون دولومیت زین‌اسبی رخ داده است (شکل 3- A و B).

دگرسانی در دولومیت‌ها را می‌توان از روی شواهد سنگ‌شناسی مشخص نمود. تغییر در فابریک دولومیت از دولومیکرایت به دولومیکرواسپارایت و دولومیت‌های دانه‌درشت‌تر بیانگر افزایش میزان دگرسانی در دولومیت است. معمولاً دولومیکرایت‌ها تحت شرایط سطحی، دمای پایین و در محیط بالای جزر و مدی تشکیل می‌شود. دولومیکرواسپارایت در مرحله تدفین کم‌عمق حاصل می‌شود و دولواسپارایت در مرحله تدفین کم‌عمق تا متوسط تشکیل و دولومیت‌های زین‌اسبی نیز تحت دیاژنز تدفینی خیلی عمیق در نظر گرفته می‌شود (Adabi, 2004).

بررسی‌های میکروسکوپی و صحرایی نشان می‌دهد که این کانسار از نظر بافت و ساخت تنوع زیادی دارد و این تنوع بافتی به علت تشکیل کانسار در مراحل مختلف است. سیستم کانه‌زایی در محدوده کوه سورمه با توالی دولومیت-پیریت-اسفالریت-گالن آغاز می‌شود (شکل 3-C و D) که در اینجا دولومیت به عنوان سنگ میزبان کانه‌سازی وجود دارد که در آن کانه‌های فلزی پیریت-اسفالریت-گالن تشکیل شده و در پایان با کانی‌سازی باریت خاتمه می‌یابد (شکل 4). رخداد کانی‌های سولفیدی به صورت رگه‌ای و افشان است.

شکل 4- روابط پاراژنتیک کانی‌ها در منطقه کانسار کوه سورمه

زمین‌شیمی ایزوتوپ‌ها

ایزوتوپ گوگرد

نتایج حاصل از آزمایش ایزوتوپ گوگرد کانی‌های سولفیدی برای تعیین خاستگاه کانسارها مورد استفاده قرار می‌گیرد (Ohmoto and Rye, 1979؛ Jones, 1993؛ (Kesler et al., 1994. ایزوتوپ گوگرد یکی از پر کاربردترین ایزوتوپ‌های مورد استفاده در مطالعه کانسارها است. این عنصر هم در ساختار کانه‌ها و هم در ساختار باطله‌ها به طور گسترده حضور دارد و در نتیجه ایزوتوپ‌های گوگرد کاربرد وسیعی برای تعیین منشأ سیالات کانه‌ساز دارد. تغییر در مقدار ³⁴S در کانی‌ها و سیالات ممکن است بر اثر تغییر در دما، شرایط احیایی، pH و مقدار ایزوتوپ گوگرد در منشأ اولیه باشد (Ohmoto, 1972). گوگرد موجود درکانه‌های سولفیدی کانسارهای نوع دره می‌سی‌سی‌پی، می‌تواند از منابع مختلفی از جمله: گوگرد مربوط به مواد آلی، مخزن گاز H₂S، تبخیری‌ها، آب دریا و همچنین، از گوگرد‌های شکل گرفته از رویدادهای درون‌زایی اولیه، منشأ گرفته باشد (Jemmali et al., 2011). کاهیدگی سولفات‌ها یا از طریق فرآیندهای واسطه باکتریایی و یا از طریق فرآیند گرماشیمیایی غیر جانوری صورت می‌گیرد. کاهیدگی سولفات باکتریایی (BSR) می‌تواند باعث تفکیک سولفات–سولفید شود که به طور معمول مقدار δ³⁴S به میزان 15 تا 60 در هزار است (Goldhaber and Kaplan, 1975). در حالی که این مقدار در کاهیدگی گرماشیمیایی، طیفی از
0 تا ‰10 دارد Orr, 1974)؛ (Kiyosu, 1980. کاهیدگی باکتریایی سولفات در درجه حرارت کمتر از 110 درجه سانتیگراد پایدار است (Jorgensen et al., 1992). در حالی که کاهیدگی گرماشیمیایی (TSR) تنها در درجه حرارت بالاتر از 125 درجه سانتیگراد مؤثر است (Ohmoto, 1992).

داده‌های ایزوتوپی گوگرد در کانسارهای نوع دره می‌سی‌سی‌پی (MVT) در آمریکای شمالی دو گستره ایزوتوپی را نشان می‌دهد. الف) بین 5- تا ‰15 و ب) بزرگتر از ‰20 قرار گرفته است (Seal, 2006). میزان δ³⁴S در اسفالریت کانسار کوه سورمه (2/13 تا 2/15) با میزان δ³⁴S اسفالریت، در اولین مجموعه از کانسارهای MVT آمریکای شمالی همپوشانی دارد. مقایسه δ³⁴S در اسفالریت کانسار کوه سورمه با دیگر کانسارهای Pb-Zn در ایران، نشان می‌دهد که میزان میانگین δ³⁴S اسفالریت در کانسار کوه سورمه ‰4/14 است (جدول 1). در صورتی که میزان گوگرد در اسفالریت کانسار عمارت ‰3/13 (Ehya et al., 2010) است. ایزوتوپ‌های گوگرد در کانسار ایرانکوه، 6/9- تا ‰6/3- گزارش شده است (Ghazban et al., 1994) و در کانسار انگوران محدوده‌ای بین 2/5 تا ‰8 را نشان می‌دهد (Gilg et al., 2006). در حالی که در کانسارهای ناحیه راور-بافق محدوده‌ای بین 03/11 تا ‰55/18 را اشغال می‌کند (Amiri et al., 2010). طبق مقادیر بالا، میزان گوگرد اسفالریت کوه سورمه با میزان گوگرد در کانسارهای ناحیه راور-بافق و کانسار عمارت مطابقت دارد (شکل 5).

ایزوتوپ‌های کربن و اکسیژن.

مطالعات ایزوتوپ‌های پایدار یکی از ابزارهای مفید برای شناخت محیط‌های رسوبگذاری و دیاژنتیکی گذشته و حال است Hudson, 1977)؛ James and Choquette, 1983؛ Morse and Mackenzie, 1990).

یکی از کاربردهای ایزوتوپ اکسیژن در کربنات‌ها استفاده از آن به عنوان دماسنج است (Morse and Mackenzie, 1990). این مسأله در دولومیت‌ها نیز صادق است و محاسبه دمای تشکیل دولومیت‌ها یکی از مطالعات ژئوشیمیایی در مطالعه این گونه سنگ‌ها است. در این پژوهش برای تعیین دمای تشکیل دولومیت‌ها از معادله Land (1985) استفاده شده است.

سT(C°)=16.4 - 4.3 ([δ¹⁸O_dol - 3.8]- δ_water) + 0.14 ([δ¹⁸O_dol - 3.8]- δ _water)²س

در این معادله، ایزوتوپ اکسیژن دولومیت با علامت δ¹⁸O_dol، ایزوتوپ سیال با δ_water نشان داده شده‌اند. با توجه به این که کربنات‌های سازند دالان (به سن پرمین) میزبان کانه‌زایی است و متحمل فرآیند دولومیتی‌شدن شده‌اند؛ بنابراین، در معادله بالا به جای δ_water، ایزوتوپ اکسیژن آب مربوط به دریای پرمین، معادل ‰8/2- قرار داده می‌شود (Roedder, 1984).

به طور معمول برای تعیین دمای محیط رسوبی از سنگین‌ترین ایزوتوپ δ¹⁸O_PDB و برای تعیین دمای دیاژنتیکی از سبک‌ترین ایزوتوپ ¹⁸O_PDB استفاده می‌شود (Adabi, 1996). بر این اساس، در صورتی که سبک‌ترین ایزوتوپ δ¹⁸O دولومیت‌ها که معادل ‰ _PDB 32/18- است را در معادله Land قرار دهیم بیشینه دمای تشکیل دولومیت‌ها معادل 88 درجه سانتیگراد و در صورتی که سنگین‌ترین ایزوتوپ ¹⁸O یعنی_PDB‰ 92/11- را در معادله لند قرار دهیم، کمینه دمای تشکیل دولومیت‌ها برای کانسار کوه سورمه معادل 148 درجه سانتیگراد تخمین زده می‌شود (جدول 2). تغییرات نسبتاً وسیع در مقادیر δ¹⁸O و تغییرات ناچیز در مقادیر δ¹³C در نمونه‌های کربناته بیانگر فرآیندهای دیاژنز تدفینی است (Al-Asam and Veizer, 1986؛ Choquette and James, 1987؛ Nelson and Smith, 1996). همچنین، تأثیر دیاژنز جوی در سنگ‌های کربناته را می‌توان از روی شکل روند تغییرات اکسیژن و کربن که به روند J برگشته موسوم است شناسایی نمود (Lohmann, 1988).

با توجه به شکل 6 تغییرات مقادیر δ¹⁸O در مقابل δ¹³C در دولومیت‌های کانسارکوه سورمه ناچیز است. همچنین، این تغییرات به شکل J برگشته است. بنابراین، با توجه به توضیحات بالا و همچنین، تنوع در دولومیت‌های کوه سورمه (دولومیکرایت، دولومیکرواسپارایت، دولواسپارایت و دولومیت زین‌اسبی) می‌توان دو نوع دیاژنز جوی و تدفینی را برای این کربنات‌ها در نظر گرفت.

جدول 1- داده‌های ایزوتوپی گوگرد مربوط به معدن کوه سورمه (بر اساس استاندارد CDT)

شکل 5- میزان δ³⁴S در کانی اسفالریت کانسار کوه سورمه و مقایسه آن با برخی از کانسارهای سرب و روی در ایران

جدول 2- داده‌های ایزوتوپی اکسیژن–کربن–هیدروژن مربوط به معدن کوه سورمه (بر اساس استاندارد PDB و (SMOW

شکل 6- تغییرات مقادیر δ¹⁸O_PDB در مقابل δ¹³C_PDB در کانسار کوه سورمه

بحث و نتیجه‌گیری

ترکیب ایزوتوپ‌های گوگرد در سولفات‌های دریا به طور قابل ملاحظه‌ای طی زمان زمین‌شناسی متفاوت است (Claypool et al., 1980)؛ Strauss, 1997. این مقدار ایزوتوپی با بیشینه ‰35+ برای پرکامبرین تا کامبرین و کمینه ‰11+ برای پرموتریاس در تغییر است. بر اساس تحقیقات انجام شده توسط Holser و Kaplan (1966) میزان δ³⁴S برای آب دریا در زمان پرکامبرین در محدوده 15 تا ‰30 بوده است. به دلیل این که سن واحدهای رسوبی که در زیر سازند دالان (سنگ میزبان کانی‌های سولفیدی) قرار دارد در کانسار کوه سورمه پرکامبرین تا پرمین فوقانی است و محدوده ³⁴S انیدریت و ژیپس (8/12+ تا 9/14+ در هزار) گنبد نمکی جهانی نیز در همین طیف گوگرد آب دریای پرکامبرین قرار می‌گیرد. بنابراین، گوگرد موجود در سولفید‌های کوه سورمه می‌تواند از SO₄^2- تبخیری‌های گنبد نمکی که از آب دریای پرکامبرین نشأت گرفته‌اند آبشویی شده و از طریق فرآیند کاهیدگی سولفات‌ها به شکل سولفید درآمده باشد. نسبت ایزوتوپی ³⁴S کانی‌های سولفیدی (گالن و اسفالریت) در کانسار کوه سورمه، 12/10+ تا 2/15+ در هزار (جدول 1) و کانی‌های سولفاتی از گنبد نمکی جهانی 8/12+ تا 9/14+ در هزار در تغییر است. تغییرات محدود δ³⁴S در سولفیدهای کوه سورمه نشان می‌دهد که توسط کاهیده شدن باکتریایی تولید نشده‌اند (Ehya et al., 2010) بلکه از طریق فرآیند کاهیدگی گرماشیمیایی به شکل سولفید درآمده‌اند. در این شیوه سولفات حل شده می‌تواند در برخورد با مواد هیدروکربنی (گاز، نفت و بیتومین) کاهیده شده و H₂S و شکل‌های کاهیده دیگر گوگرد را تولید کند. بنابراین، به نظر می‌رسد که کاهش گرماشیمی سولفات موجود در گنبد نمکی جهانی محتمل‌ترین سازوکار برای تولید گوگرد در کانسار کوه سورمه باشد. همچنین، بررسی‌هایی که بر اساس قدرت‌های پیوندی توسط Sakai (1968) و Bachinski (1969) انجام شد نشان می‌دهد که غنی‌شدگی ³⁴S برخی از کانی‌های سولفیدی می‌بایست به ترتیب زیر کاهش یابد:

پیریت> اسفالریت> کالکوپیریت> گالن

همان طور که در جدول 1 مشاهده می‌شود، نسبت δ³⁴S در گالن کمتر از نسبت δ³⁴S در اسفالریت است که نشان می‌دهد که کوه سورمه نیز از این قاعده پیروی می‌کند.

نسبت ایزوتوپی کانی‌های سولفیدی در کانسار کوه سورمه با کانسارهای فلزهای پایه با سنگ میزبان کربناتی در نقاط مختلف دنیا مقایسه شد (شکل 7). بر اساس شکل 7 مقدار ایزوتوپ گوگرد کانی‌های سولفیدی این کانسار با کانی‌های سولفیدی و سولفاتی کانسارهای نوع دره می‌سی‌سی‌پی همخوانی دارد. شکل 8 نشان می‌دهد که محدوده ایزوتوپی کانسارهای این ناحیه همخوانی خوبی با SO₄ تبخیری‌ها دارد. ترکیب ایزوتوپی δ¹⁸O_PDB و δ¹³C_PDB از دولومیت‌های سفید در کوه سورمه به ترتیب بین (32/18- تا ‰ 92/11-) و (31/8- تا ‰ 08/6-) است (جدول 2). دولومیت‌های کوه سورمه محدوده دمای 88 تا 148 درجه سانتیگراد را نشان می‌دهد. روند تغییرات ایزوتوپ اکسیژن در مقایسه با ایزوتوپ کربن در کانسار کوه سورمه خیلی بیشتر است. این شرایط می‌تواند در اثر افزایش عمق تدفین به همراه افزایش دما باشد که منجر به تخلیه ایزوتوپ اکسیژن شده است .زیرا ایزوتوپ‌های کربن برخلاف ایزوتوپ‌های اکسیژن توسط دما تفکیک در خور توجهی ندارد (Scholle and Halley, 1985؛(Ripperdan, 2001.

همچنین، تغییرات ناچیز در مقادیر ایزوتوپ کربن این نمونه‌ها می‌تواند به دلیل تأثیر کم برهم‌کنش آب با سنگ در محیط بسته باشد (Lohmann, 1988).

تنوع کم ایزوتوپ‌های اکسیژن کانی‌های کربناته در یک کانسار نشانگر این است که دمای شکل‌گیری کربنات‌ها ثابت و منبع سیال نیز یکسان است (Gilg et al., 2008). تغییرات منفی در δ¹³C دولومیت‌ها نشانگر این است که منبع کربن ترکیبات آلی است (Holland and Malinin, 1979).

بر اساس ایزوتوپ‌های اکسیژن و هیدروژن، شکل‌گیری دولومیت‌های کانسار کوه سورمه نیز به واسطه دخالت دو نوع سیال (آب جوی و آب فسیل) است (شکل 9). سیال اصلی مربوط به آب‌های گرمابی عمیق‌تر یا از منابع حوضه‌ای مربوط به سنگ‌های نمکی پرکامبرین است که از طریق گسل‌ها در حین نفوذ گنبد نمکی صعود کرده‌اند و سیال دیگر مربوط به آب‌های جوی فرو رو است که آمیختگی این دو سیال سبب کانسار‌سازی در کوه سورمه شده است.

شکل 7- تغییرات ³⁴S در محیط‌های مختلف زمین‌شناسی (Rollinson, 1995) و جایگاه محدوده تغییرات ³⁴S کانی‌های سولفیدی و سولفاتی کانسار کوه سورمه

شکل 8- مقایسه محدوده ایزوتوپی گوگرد کانی‌های سولفیدی سرب و روی در کانسار کوه سورمه با کانسارهای فلزهای پایه با سنگ میزبان کربناتی دنیا (Heyl et al., 1974).

منشأ سیالات سازنده کانسار کوه سورمه

تا کنون چهار مدل زایشی برای انتقال و ته‌نشست فلزات پایه سولفیدی در کانسارهای نوع دره می‌سی‌سی‌پی پیشنهاد شده است Sverjensky, 1981)؛ Anderson and (MacQueen, 1982. این چهار مدل را می‌توان به دو دسته آمیختگی و عدم آمیختگی تقسیم کرد.

مدل آمیختگی توسط بسیاری از پژوهشگران برای کانسارهای MVT حمایت شد (Cumming and Robertson, 1969؛ Sasaki and Krouse, 1969؛ Foley et al., 1981؛ Kessen et al., 1981؛ Zimmerman and Kesler, 1981؛ Taylor et al., 1983) و دو سیال مختلف را برای ته‌نشست سولفیدها بیان کردند که یک سیال حوضه‌ای، فلزات حل شده را حمل می‌کند در حالی که دیگری گوگرد کاهیده را فراهم می‌کند و ته‌نشست زمانی رخ می‌دهد که دو سیال با یکدیگر ترکیب شود. با توجه به پژوهش انجام شده می‌توان نتیجه گرفت که کانسار کوه سورمه نیز از این مدل پیروی می‌کند. آب جوی در برخورد با آب حوضه‌ای (که حاوی فلزات است) سبب کاهش دمای آب حوضه‌ای شده و ته نشت کانی‌های سولفیدی را سبب شده است.

در این منطقه فاز کوهزایی آلپی سبب چین خوردگی رسوبات مربوط به دریای تتیس و ایجاد طاقدیس و ناودیس‌های متقارن شده است که به دنبال آن گسل‌های کششی و برشی در طاقدیس به وجود می‌آید. در اثر این چین‌خوردگی آب بین منفذی از بین رسوبات فراقان و زردکوه از طریق گسل‌ها به سمت بالا حرکت کرده و عناصر فلزی سرب و روی را از تشکیلات شیلی به بالا هدایت می‌کند. در اثر این حرکات زمین‌ساختی گسل‌های عمیق‌تر و طویل‌تری از جمله گسل منقارک (کره بس) باعث می‌شود تا گنبد نمکی جهانی به سمت بالا رانده شده و با افزایش دیاپیریسم، شورابه‌های حاوی ^-SO₄² حاصل از انیدریت و Cl^- حاصل از نمک طعام موجود در گنبد نمکی را به سمت بالا حرکت می‌دهد و در برخورد با ترکیبات سولفیدی و آلی موجود در سازند شیلی زردکوه، کاهیده می‌شود. در نتیجه، سیال حاوی فلز و سیال حاوی گوگرد، از طریق گسل‌ها به سمت بالا حرکت کرده و در برخورد با لایه‌های نفوذ ناپذیر عضو نار، در سنگ‌های کربناتی دالان زیرین با یکدیگر مخلوط شده و باعث ته‌نشست کانی‌های سولفیدی شده است. در نتیجه، مدل آمیختگی یک سیال با چگالی، شوری بیشتر و غنی از کمپلکس‌های سولفاته و کلریدی که قدرت انحلال‌پذیری فلزات را داشته و سیال دیگر از آب‌های سرد جوی با چگالی کمتر را برای کانه‌زایی در کانسار کوه سورمه می‌توان در نظر گرفت.

نتیجه‌گیری

مطالعات سنگ‌نگاری در منطقه کوه سرمه چهار نوع دولومیت شامل: دولومیکرایت، دولومیکرواسپارایت، دولواسپارایت و دولومیت زین‌اسبی را نشان می‌دهد. کانه‌زایی در ارتباط با دولومیت‌هایی با ساخت زین‌اسبی است. نسبت ایزوتوپی گوگرد کانی‌های سولفیدی در این ناحیه در محدوده 12/10+ تا ‰ 2/15+ قرار می‌گیرد و نسبت ایزوتوپی کانی‌های سولفاتی گنبد نمکی جهانی، بین 8/12+ تا ‰ 9/14+ است. گوگرد مورد نیاز برای تشکیل کانی‌های سولفیدی از طریق کاهیدگی سولفات‌های موجود در گنبد نمکی جهانی تأمین شده است. بر اساس دماسنجی ایزوتوپ اکسیژن، دمای تشکیل دولومیت‌های کوه سورمه بین 88 تا 148 درجه سانتیگراد است. دولومیت‌های کوه سورمه دو نوع دیاژنز جوی و تدفینی را متحمل شده‌اند. بر اساس داده‌های ایزوتوپی و نتایج میانبارهای سیال، بهترین مدل تشکیل کانسار سرب و روی کوه سورمه، مدل آمیختگی است. در این مدل جریان شوراب‌های حوضه‌ای در اثر فشارهای تکتونیکی و از طریق گسل‌های عمیق ناحیه‌ای باعث فروشستن فلزات از سنگ‌های اطراف شده و پس از آمیختگی با آب‌های جوی اکسایشی فرورو سبب ته نشست سولفیدها در سنگ‌های کربناته با تخلخل بالا و مناسب برای جانشینی فلزات شده‌اند. در مجموع مقایسه داده‌های میانبار‌های سیال و مقادیر گوگرد کانسارکوه سورمه با کانسارهای فلزات پایه با سنگ میزبان کربناته نشان می‌دهد که شاید این کانسار از نوع دره می‌سی‌سی‌پی باشد.

سپاسگزاری

نگارندگان این مقاله از حمایت‌های مالی کمیته تحقیقات دانشگاه شیراز به خاطر مساعدت در انجام این پروژه تشکر می‌نمایند. همچنین، از راهنمایی‌های ارزنده دکتر فرید مر (دانشگاه شیراز) و کمک‌های بی‌دریغ دکتر محمد علی مکی‌زاده از دانشگاه اصفهان برای بررسی‌های صحرایی و انجام آزمایش‌های میانبارهای سیال قدردانی می‌شود.